"바이오디젤 현실화, 新클로렐라에서 찾았다"(03.25)

정원중 생명연 박사팀, '북극 유래종' 확보…개량기술 개발 '박차'

함량 높고 사계절 배양 가능…공동연구 통해 다수 국제특허 추진 中

세계 각국이 경유에 바이오디젤 함유량을 점차 늘리고 있다. 우리나라는 2010년 이후 4년째 바이오디젤 혼합비율을 2%로 유지하고 있지만, 인도네시아는 지난해 9월부터 혼합비율을 10%(발전용은 20%)로 늘렸다.

아랍에미리트(UAE)는 한 발 더 나가 푸자이라에 8억 달러 규모의 바이오연료 정유공장 건립도 추진 중이다. 이를 통해 연간 총 100만톤의 바이오연료를 생산한다는 계획이다.

▲ 바이오디젤을 다량 함유한 미세조류 발굴부터 형질전환, 수확비용 절감을 위한 보조기술 개발까지 독자기술을 개발하고 있는 

생명연 정원중 박사(맨 왼쪽) 연구팀. ⓒ 2014 HelloDD.com

미세조류 등을 이용한 그린에너지 전쟁이 점점 현실화되는 추세다. 이에 대응해 바이오디젤을 다량 함유한 미세조류 발굴부터 형질전환, 수확비용 절감을 위한 보조기술 개발까지 독자기술을 개발하는 연구단이 있다.

한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터 정원중 박사팀이다. 이들이 바이오디젤 현실화를 위해 선택한 미세조류는 '클로렐라'다.

사실 클로렐라는 지구상에 넓게 분포된 미세조류로, 1890년대 발견됐다. 1차 세계대전 당시 독일군이 비상식량으로 개발을 진행한 바 있으며, 근래에는 건강식품 원료로 대중에 더욱 많이 알려진 존재다.

정원중 책임연구원은 "ABC 1단계에서 핵심 미세조류 종을 선별하는 과정에도 참여했다"면서 "극지연구소, 충남대와 함께 북극에서 유래한 새로운 종의 클로렐라를 찾았다. 기초연구결과 성장속도가 다른 종에 비해 빠르고, 지질함량도 월등히 높아 핵심 물질로 선발했다"고 밝혔다.

북극에서 유래한 탓에 5℃ 저온에서 발육이 다른 종에 비해 3배 가량 빠를 뿐 아니라, 15℃ 평온에서도 2배 이상의 빠른 성장속도를 보였다. 25℃ 이상인 환경에서도 다른 클로렐라종보다 빨리 성장했다.

무엇보다 바이오디젤의 원료가 되는 지방이 건조중량의 40% 달할 만큼 많이 함유하고 있다. 또 저온에서 발육이 좋은 특성으로 인해 바이오디젤의 약점으로 꼽히는 저온에서 굳는 성질도 현격히 낮다. 4계절이 뚜렷한 우리나라 기후를 감안할 때 '일석삼조'를 얻을 수 있는 최적의 타깃인 셈이다.

정 박사는 "정식 명칭은 클로렐라 ArM29B 종이다. 국내 특허는 등록을 마쳤고, 현재 국제특허를 출원 중"이라며 "클로렐라의 경우 이미 산업화돼 대량 배양시설과 배양기술이 구축된 상태다. 형질전환을 통해 바이오디젤 함량을 높인다면 차세대 그린에너지의 가장 현실적 대안이 될 수 있을 것"이라고 강조했다.

▲ 정원중 박사 연구팀은 북극에서 유래한 신종 클로렐라를 발견, 특성을 규명하는 1단계를 마치고 현재 지질대사 재설계 기술 확보

를 위한 2단계 연구에 매진하고 있다. 생물학·유전학을 넘어 전기공학 등 다양한 분야에서 여러 시도가 이뤄지는 탓에 박연일 충남대

교수, 김유천 KAIST 교수, 김동표 포스텍 교수, 최동욱 전남대 교수, 안준우 원자력연 박사, 세루티 네브라스카대 교수 등과 공동연구

를 진행하고 있다.

연구팀은 현재 새로운 클로렐라(ArM29B)의 지질생산성 증대기술 개발에 매진하고 있다. 방향은 ▲유전체 해독을 통한 대사경로 규명 ▲형질전환기술 개발(성장속도 향상·지질함량 증대) ▲스스로 응집하는 돌연변이 개발을 통한 수확비용 절감 등이다.

생물학·유전학을 넘어 전기공학 등 다양한 분야에서 여러 시도가 이뤄지고 있다. 이를 위해 박연일 충남대 교수, 김유천 KAIST 교수, 김동표 포스텍 교수, 최동욱 전남대 교수, 안준우 원자력연 박사, 세루티 네브라스카대 교수 등과 공동연구를 진행하고 있다.

정원중 책임연구원은 "클로렐라 ArM29B 종 연구는 현재까지 세계에서 우리 연구팀만이 하고 있다"면서 "우리의 전문분야는 형질변환기술 개발이다. 이를 위해서는 기본적인 생물학적, 유전학적 정보 확보가 시급하기 때문에 여러 분야 연구팀과 함께 노력하고 있다"고 밝혔다.

그는 이어 "이미 미세조류에서 지방산 조성 변화 기술과 산화적 안정성을 2배 높이는 기술, 전체 지방산을 30% 증대시키는 기술 등은 확보했다. 이를 클로렐라에 적용하면 된다"면서도 "공동연구 덕분에 방사능을 이용한 돌연변이 기술, 전기천공을 이용한 형질 전환 기술 등 새로운 기술도 개발되고 있다"고 덧붙였다.

정 박사는 현재 상황을 "각 기술별로 차이는 있지만 전반적으로 60~70% 기술이 확보됐다"고 평가하고 "앞으로 해결해야 할 중요 문제들이 있긴 하지만 1~2년 안에 모두 해결한다는 목표다. 더불어 새로 개발된 기술에 대한 지식재산권 확보도 꾸준히 해나갈 것"이라고 말했다.

▲ 정원중 생명연 책임연구원이 차세대바이오매스사업단 수행 연구과제를 설명하고 있다. ⓒ 2014 HelloDD.com

▲ 정원중 생명연 책임연구원이 저온 상태에서 배양되고 있는 신종 클로렐라 상태를 확인하고 있다. ⓒ 2014 HelloDD.com